CN202778296U - 用于液体混合的后混合装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于液体混合的后混合装置，其包括：一前盖，其具有一腔体，所述前盖的前端开设有一上游喷嘴，该上游喷嘴与前盖的腔体连通；一中空的碰撞块，其具有一连接端和一锥形端，所述连接端与前盖的后端连接，以使所述锥形端全部设于前盖的腔体内，所述锥形端开设有一下游喷嘴，所述下游喷嘴和上游喷嘴同轴或基本同轴设置；所述后混合装置的结构以上游喷嘴或下游喷嘴的轴心轴对称布置。该后混合装置利用了流体的自激振荡原理，提高了液体混合的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种混合装置，尤其涉及一种液体混合装置。
背景技术
在废水处理过程中，预处理后的废液及二次沉淀后的淤泥需要排入悬浮物池内添加高分子絮凝剂(PAM），进行絮凝反应。絮凝就是废水经过与絮凝药剂充分混合后，再进入絮凝池进行絮凝的过程。为去除废水中的污染物，需要在水中投加适量的絮凝剂，经过一系列的混合、絮凝过程后，形成絮凝体，从而保证在后续的沉淀过程中具有良好的分离效果。絮凝过程可以分解成两个阶段：第一阶段为快速混合过程；第二阶段为缓慢的絮凝反应过程。以上两个过程并没有去除水中杂质颗粒，是为沉淀、过滤工艺创造必要条件。
当悬浮物液是一种固液两相流时，高分子絮凝剂由于粘度高而不易分散到悬浮物液中。如果将絮凝剂直接添加在悬浮物池内，会减弱药剂的絮凝效果造成药剂的浪费，并使后续在浓缩池的沉降性能变差，最终导致板框出泥含水率提高。为了获得最佳的絮凝效果，必须使絮凝剂溶液在悬浮物液中混合均匀。
目前一般药剂的混合技术主要分静态混合和动态混合两种方式：
动态混合主要通过搅拌设备，其搅拌过程是通过桨叶的旋转向搅拌槽内输入机械能，从而使流体获得适宜的流场形态，并在流场内进行动量、热量和质量的传递或者进行化学反应的过程。机械搅拌的混合池长期以来被认为是一种效率高的混合设备，它的水流特点在于具有返混的性质。但搅拌设备一般运用于较小的反应槽内，如果悬浮池体积很大，单点投加絮凝剂效果就会较差，多点投加絮凝剂也难以控制剂量。
静态混合器是相对动态混合器而提出的，它是借助流体管路的不同结构，得以在很宽的雷诺数范围内进行流体的混合，而又没有机械式可动部件的流体管路结构体，在管道内放置这种特别的、结构规则的构件，当两种或更多种流体等物质通过这些构件时被不断地切割和转向，使之混合均匀。这种装置可以安装在悬浮物提升泵出口管道处，但当泵输送的介质中含有大量的淤泥，其复杂的管路结构很容易使其内部发生堵塞。
静态混合器中还有一种射流混合装置。射流装置由一个中心驱动喷嘴和一个环形的吸入通道组成，通过压力水源驱动，吸入介质并混合，但其中心驱动喷嘴容易造成诱导流体的阻塞。
此外，水处理领域还有水力絮凝器。现在的水力絮凝形式多种多样，有隔板反应器、旋流反应器、水力澄清器、脉冲澄清器、折板反应器、波纹板反应器、网格反应器等，其均存在制作安装困难、容易堵塞、运行维护不便、絮凝效果受流量变化的影响等缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于液体混合的后混合装置，其应当能够保持流体的均匀流态，达到提高混合效率的目的，其与设于前面的混合装置配合能够使高分子絮凝剂在固液两相流中快速混合均匀。
混合过程是在强制流动作用下通过主体扩散、湍流扩散和分子扩散，最终达到分子级均匀混合。刚加入的药剂首先形成大尺度的涡旋微团，在湍流拉伸、剪切作用下，大涡旋分裂成较小尺度的涡旋，能量从大涡旋传递到小涡旋，小涡旋则向更小的涡旋传递，直到更小尺度，最后因粘性应力的作用耗散为热。在这一过程中，水力条件对混合起决定性作用，因此如何控制水力条件，如何有效地消除大尺度涡旋，增加微小涡旋的比例，也就是如何增加颗粒碰撞次数，是能否提高混合效率的关键。
絮凝剂在与固液两相流的混合中有其自身的条件，其一是混合均匀，使得固体颗粒有均等的机会活的合絮凝剂分子的联接；其二是快速，一旦混合均匀，必须停止混合，保持流体的均匀流态，以免分子链废破坏，影响后续沉降反应。
基于上述发明原理，为了达到本实用新型的目的，本技术方案提供了一种用于液体混合的后混合装置，其包括：
一前盖，其具有一腔体，所述前盖的前端开设有一上游喷嘴，该上游喷嘴与前盖的腔体连通；
一中空的碰撞块，其具有一连接端和一锥形端，所述连接端与前盖的后端连接，以使所述锥形端全部设于前盖的腔体内，所述锥形端开设有一下游喷嘴，所述下游喷嘴和上游喷嘴同轴或基本同轴设置；
所述后混合装置的结构以上游喷嘴或下游喷嘴的轴心轴对称布置。
进一步地，在后混合装置中，所述碰撞块锥形端的前端面距所述前盖腔体底部的距离L2与上游喷嘴口径的比值为2.4。
进一步地，在后混合装置中，所述上游喷嘴和下游喷嘴的同心度不大于0.05mm。
进一步地，在后混合装置中，所述锥形端的锥度β为90-120度。
本实用新型所述的用于液体混合的后混合装置通过结构设计，采用了流体的自激振荡原理，通过管道内的漩涡提高混合反应中颗粒的碰撞次数，从而提高了液体混合的效率，同时后混合装置对高压流体还具有一定的缓冲作用，从而为后续低速沉降反应提供了良好的条件。
附图说明
图1为本实用新型所述的用于液体混合的后混合装置在一种实施例中的结构图。
图2为本实用新型所述的用于液体混合的后混合装置的工作原理图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和实施例对本实用新型所述的技术方案进行进一步的解释说明。
图1显示了用于液体混合的后混合装置在一种实施例中的结构。如图1所示，该用于液体混合的后混合装置包括：前盖6，其具有一腔体，前盖的前端开设有上游喷嘴61，上游喷嘴61与前盖6的腔体连通；中空的碰撞块7，其具有连接端和锥形端，连接端与前盖6的后端连接，以使锥形端全部设于前盖6的腔体内，锥形端开设有下游喷嘴71，下游喷嘴71和上游喷嘴61同轴设置；整个后混合装置的结构以上游喷嘴或下游喷嘴的轴心轴对称布置。在后混合装置中，碰撞块7锥形端的前端面距前盖6腔体底部的距离L2对自激振荡漩涡的产生有重要影响，为了产生较大增幅的自激振荡效果，本技术方案中要求L2与上游喷嘴61的口径D4的比值为2.4。同时，在本实施例中，锥形端的锥度β为110度。
在本实施例中，上游喷嘴61的口径D4＝65mm，L2＝156mm，下游喷嘴71的口径D6满足D6/D4=1.2，因此D6＝78mm，前盖腔体的内径D5满足D5/D4=2～10之间，为了加工简便，本实施例中D5＝130mm。
需要强调的是，上游喷嘴61和下游喷嘴71的同心度对于后混合装置的工作非常重要，本技术方案中上游喷嘴61和下游喷嘴71的同心度不大于0.05mm。
本技术方案中的后混合装置采用了流体的自激振荡原理。自激振荡，就是在不须外加激励条件下，利用流体本身在合适的流体结构中由特殊的边界条件下产生自发的振荡。自激振荡通过在管道内产生一定的漩涡，然后通过管道内的漩涡提高混合反应中颗粒的碰撞次数，提高混合效率。图2显示了上述后混合装置的工作原理。如图2所示，当一股高压流流入轴对称腔室时，谐振腔内充满了静止流体，高压流与周围静止流体产生紊流掺混，产生强烈的动量交换，形成沿流向逐渐增厚的湍流剪切层，由于高压流速度大，剪切层为紊流剪切层且是不稳定的，故剪切层周围的流体被夹带而产生涡旋，由于剪切层是轴对称的，故涡旋以涡环38的形式对称存在和运动。剪切层与静止液体的交界处附近是分离区35，即流动从边界层分布转向剪切层分布，在剪切层中存在一个速度梯度很大且不稳定的区域，将诱发出有序的大结构旋涡，高压流中一定频率范围内的涡量扰动得到放大，在剪切层中形成一连串离散涡环38，由于剪切层是轴对称的，因此形成的涡环38也是沿腔室轴心对称分布。当其向下游运动，同下游碰撞壁36发生碰撞，在碰撞区产生一定的压力扰动波，该压力扰动波以声波速度向上游传播，到达上游附近的初始分离区，而分离区35对扰动相当敏感，又会诱发新的涡量脉动，因为剪切层不稳定性对扰动具有选择性的放大作用，当混合后的紊流随射流向下游传播的涡量脉动在剪切层内满足其放大条件时，则此扰动就在剪切层内得到放大。放大后的扰动再次与碰撞壁发生碰撞，又不断重复上述过程。在这一自激振荡过程中，流体内颗粒的碰撞次数得到了显著的增加，提高了混合效率。
请继续参阅图1，液体在该后混合装置中进行混合是一种静态混合，该后混合装置利用了流体的自激振荡原理，流体在自激振荡区D与碰撞块7碰撞，产生剧烈的涡流，在很强的剪切力作用于流体下，使流体的微细部分进一步被分割而进行混合。同时，流体的流动遇到阻碍，稳定了流体的均匀流态。
要注意的是，以上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上具体实施例，随之有着许多的类似变化和变形。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形和变化，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于液体混合的后混合装置，其特征在于，包括：
一前盖，其具有一腔体，所述前盖的前端开设有一上游喷嘴，该上游喷嘴与前盖的腔体连通；
一中空的碰撞块，其具有一连接端和一锥形端，所述连接端与前盖的后端连接，以使所述锥形端全部设于前盖的腔体内，所述锥形端开设有一下游喷嘴，所述下游喷嘴和上游喷嘴同轴或基本同轴设置；
所述后混合装置的结构以上游喷嘴或下游喷嘴的轴心轴对称布置。
2.如权利要求1所述的用于液体混合的后混合装置，其特征在于，所述碰撞块锥形端的前端面距所述前盖腔体底部的距离L2与上游喷嘴口径的比值为2.4。
3.如权利要求1或2所述的用于液体混合的后混合装置，其特征在于，所述上游喷嘴和下游喷嘴的同心度不大于0.05mm。
4.如权利要求3所述的用于液体混合的后混合装置，其特征在于，所述锥形端的锥度β为90-120度。
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| CN201220438004.4U CN202778296U (zh) | 2012-08-30 | 2012-08-30 | 用于液体混合的后混合装置 |
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| CN (1) | CN202778296U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105240095A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-01-13 | 大连海事大学 | 一种应用于船用柴油机scr系统自激振荡脉冲雾化喷嘴 |
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2012
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105240095A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-01-13 | 大连海事大学 | 一种应用于船用柴油机scr系统自激振荡脉冲雾化喷嘴 |
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